圆锥滚子轴承外凸曲线型大挡边的加工研究与实践

汪定华，邵雪良，包建飞，芮志超

（常熟长城轴承有限公司，江苏 常熟 215500）

圆锥滚子轴承外凸曲线型大挡边的加工研究与实践

汪定华，邵雪良，包建飞，芮志超

（常熟长城轴承有限公司，江苏 常熟 215500）

针对国产轻型轿车对中小型圆锥滚子轴承外凸曲线型大挡边的设计要求，介绍该类轴承大挡边中外凸曲线的加工方法.通过对30310圆锥滚子轴承进行试验加工后的检测对比发现，具有大挡边带外凸量的该类轴承较之前的直挡边轴承的振动指标合格率有明显提升.

圆锥滚子轴承；外凸挡边；加工

圆锥滚子轴承因其承载能力大、刚度高、既能承受轴向载荷、又能承受径向载荷等诸多优点被广泛使用在工程机械、减速机、汽车、电机等领域.随着装备技术的发展和配套主机性能的不断提高，特别是作为中小型圆锥滚子轴承主要用户的国产轻型轿车生产企业，对此类轴承的振动质量状况提出了越来越高的要求.影响圆锥滚子轴承振动质量水平的因素有很多，实践证明，将圆锥滚子轴承大挡边加工成外凸形状，合理控制外凸量，能明显改善振动水平，本文就圆锥滚子大挡边外凸形状的加工方法进行探讨.

1　挡边结构形式

通常，中小型圆锥滚子轴承的内圈挡边有内圆弧型、直线型、外凸曲线型三种形式（如图1所示）.

从中小型圆锥滚子轴承设计的角度看，内圆弧型挡边虽然加工方便，但不利于润滑且易磨损，易发热，目前已基本不予采用［1］.

图1　中小型圆锥滚子轴承内圈挡边的三种形式

直线型挡边与滚子球基面形成点接触，能减轻磨损及发热，因此直线型挡边作为现行行业标准而被贯彻执行.

外凸曲线型挡边形状是一条外凸的曲线，这种形状的挡边具有很好的润滑性能，易形成油膜，能更好地散热，减少磨损，对轴承寿命及振动非常有利.但是加工时外凸量的控制比较困难［1］.

2　外凸曲线型挡边的加工方法

为实现大挡边的外凸形状，一般需要将砂轮磨削成内凹形状.围绕外凸曲线的形状和相应砂轮型线的形成，常见的有以下方法.

2.1大圆弧修整法

常见的外凸曲线型挡边加工采用大圆弧修整器将砂轮修整成大圆弧形状（如图2所示）.其中挡边的外凸量e值与砂轮修整半径R相关.当用于修整的金钢笔磨损后，挡边外凸量e会有显著改变，此时滚子球基面与挡边的接触状态发生改变，因而产品容易处于失控状态.故此种加工方法在实际生产中的质量控制效果不佳.

2.2双曲线修整法

双曲线修整法通过使砂轮轴与修整器轴形成空间曲线来控制外凸量.其原理为：在水平平面内，将修整器轴线与砂轮轴线形成一个角度α，将砂轮修整成一锥型，如图3所示.

在纵向平面内，将修整器倾斜一个角度β（见图4）.砂轮轴与修整器轴形成空间曲线，砂轮修整过程中走双曲线型轨迹.

图2　大圆弧修整后的砂轮

图3　在水平平面将砂轮修整成锥型

图4　纵向平面砂轮修整的双曲线修整法

由图4可知：

按照上述原理，对设备进行了相应改造.在应用双曲线修整法修整时，当已知砂轮直径D，通过调整修整器纵向平面偏角β，即可将外凸量e控制在一个设定的范围之内.

以30310为例，当砂轮直径D=230 mm，砂轮宽度B=10 mm；按内控要求外凸量e=0.015 mm；可求得β= 20.38°.按此参数调整机床运行参数状态，就能使外凸量e处于受控状态.

3　效果对比

设备改造后，对内圈挡边的不同结构，按照修整器倾斜角度β在0°和20°时，分别以直线型挡边和外凸曲线型挡边的结构进行了两批30310产品各500套内圈的加工，其中外圈及滚子为同批加工产品.将加工后的上述内圈批次分别装配后进行了该批圆锥滚子轴承振动（加速度）的测试，振动测试结果见表1.

表1　30310轴承两种挡边结构的振动测试对比表

从表1中可以看出，采用外凸曲线挡边的轴承振动的Z3合格率为92.5%；而采用直档边的轴承振动的Z3合格率为72.5%.可见外凸曲线挡边圆锥滚子轴承若能有效地控制外凸量，在振动方面能明显优于直挡边同类圆锥滚子轴承.

4　结束语

经过对比分析和加工原理研究，确定采用双曲线修整法的外凸曲线型挡边的加工工艺并对设备进行相应改造，使圆锥滚子轴承振动合格率得到了明显提高，这将为国内圆锥滚子轴承追赶国际先进水平、打开国际市场奠定基础.

［1］夏新涛，马伟，颉谭成，等.滚动轴承制造工艺学［M］.北京：机械工业出版社，2007：194-197.%

【专栏导语】进入21世纪，以纳米材料、光电子材料、磁电材料及新能源材料为代表的新材料技术创新显得异常活跃，新材料诸多领域正面临着一系列新的技术突破和重大的产业发展机遇.本期推出新材料技术专栏，这里刊发6篇论文，集中报道了围绕高性能锂电池正负极材料的制备和电化学性质研究，以及以材料的光、电、磁、热等物理参数之间的相互关联为研究对象，探索新材料中的磁电、热电和光电等物理新现象.

主持人简介：江学范（1964—），男，江苏常熟人，教授，理学博士，中国矿业大学、苏州大学硕士研究生导师，主要研究方向为新材料制备与物性分析、理论凝聚态物理.

A Research into and Practice of Tapper Roller Bearing's Convex Forced Cone Rib Processing

WANG Ding-hua，SHAO Xue-liang，BAO Jian-fei，RUI Zhi-chao
（CSC Bearing Co.,Ltd.,Changshu 215500,China）

Aimed at the design requirement of convex forced cone rib in small and medium-sized tapper roller bearings,which are used in domestic light vehicles,this paper introduced the processing method of convex forced cone rib in these bearings.Through detection and comparison of processed and unprocessed bearings of type 30310,the vibration qualified rate of the bearings with convex forced cone rib improved more significantly than that of those with straight forced cone rib.

tapper roller bearing；convex forced cone rib；processing

TH133.33；TG58

B

1008-2794（2015）02-0029-08

2014-10-20

通讯联系人：汪定华，工程师，研究方向：轴承制造工艺及应用，E-mail：csc-wdh@cscbearing.cn.